raketinis variklis

kietojo kuro raketinio variklio schema: 1 – kuro ir oksidatoriaus mišinys, 2 – liepsnos frontas, 3 – degimo kamera, 4 – žiotys, 5 – tūta, 6 – reaktyvioji čiurkšlė, 7 – korpusas

raketiniai varikliai su vienu ir keturiais antgaliais

rakètinis varklis, reaktyvinis variklis, kurio darbui nereikalinga aplinkos terpė (oras) – ir energijos šaltinis, ir darbinis kūnas yra judančioje transporto priemonėje. Reaktyvinė trauka garantuoja raketinio variklio (ir su juo susieto kūno) judėjimą į priešingą reaktyviosios čiurkšlės krypčiai pusę. Viena svarbiausių raketinio variklio charakteristikų – savitasis impulsas, arba savitoji trauka (gauto judesio kiekio ir darbinio kūno sunaudojimo santykis); idealiuoju atveju jis lygus darbinio kūno ištekėjimo iš tūtos greičiui (metrais per sekundę). Kadangi raketinio variklio traukos jėga atsiranda pradinei energijai virstant darbinio kūno reaktyviosios čiurkšlės kinetine energija, raketiniai varikliai skiriami pagal pradinės energijos rūšį: cheminis, branduolinis, elektrinis, fotoninis, helioterminis, lazerinis raketinis variklis.

Dažniausiai naudojamas cheminis raketinis variklis būna skystojo, kietojo ir mišriojo kuro. Skystojo kuro raketinio variklio skystas oksidatorius (deguonis ir hidrazinas, azoto rūgštis ir žibalas, fluoras ir vandenilis) ir degalai (skystas deguonis ir skystas vandenilis, skystas deguonis ir žibalas arba kitokie) laikomi bakuose ir į variklį tiekiami priverstiniu būdu. Šių raketinių variklių savitasis impulsas iki 4500 m/s, jų trauką galima keisti, raketinį variklį daug kartų įjungti ir išjungti. Kietojo kuro raketinio variklio oksidatorius (paprastai deguonies junginiai) ir degioji medžiaga (vandenilio ir anglies junginių mišinys) yra degimo kameroje. Paleidžiamas elektriniu uždegikliu. Savitasis impulsas 2000–3000 m/s. Jis paprastas ir patikimas, bet santykinė trauka mažesnė negu skystojo kuro raketinio variklio. Būna ir mišraus kuro (hibridinių) raketinių variklių. Branduolinis raketinis variklis naudoja šilumą, išsiskiriančią per branduolinę reakciją arba sprogimą. Jis būna radioizotopinis ir termobranduolinis. Radioizotopinis raketinis variklis naudoja radioaktyviųjų izotopų skilimo, termobranduolinis – vandenilio izotopų energiją. Branduolinio raketinio variklio savitasis impulsas kelis kartus didesnis negu cheminio raketinio variklio. Elektrinį raketinį variklį varo elektros srove įkaitinta darbinė medžiaga. Būna elektroterminis, elektrostatinis (joninis ir koloidinis), elektromagnetinis. Elektroterminiame raketiniame variklyje darbinė medžiaga (vandenilis, amoniakas, hidrazinas) įkaitinamas iki 1000–5000 K temperatūros. Kaitinant netiesiogiai sukuriama reaktyvinė čiurkšlė, kurios tekėjimo greitis siekia 30 km/s, kaitinant tiesiogiai elektriniu lauku – reaktyvinės čiurkšlės tekėjimo greitis iki 100 km/s. Elektrostatiniame joniniame raketiniame variklyje jonizuojamos dujos. Trauką sukuria pro tūtą tekantis elektriniu lauku įgreitintų jonų ir elektronų srautas. Elektrostatiniame koloidiniame raketiniame variklyje elektriniu lauku įgreitinami maži elektringi lašeliai arba dulkės. Elektromagnetiniame raketiniame variklyje elektrinis laukas sukuria aukštos temperatūros plazmą, kuri įgreitinama magnetiniu lauku ir pro tūtą išteka apie 100 km/s greičiu. Elektrinio raketinio variklio traukos impulsas daug didesnis negu cheminio raketinio variklio, bet jis didelės traukos nepasiekia, todėl naudojamas erdvėlaiviams orientuoti ir jų padėčiai erdvėje koreguoti. Fotoninio raketinio variklio varomąją jėgą sukuria kryptingas fotonų (elektromagnetinės spinduliuotės kvantų) srautas. Helioterminis raketinis variklis (Saulės burė) naudoja veidrodžiais sukoncentruotą Saulės spinduliuotės energiją. Lazerinis raketinis variklis energiją gauna iš antžeminio lazerio. Toks variklis labai lengvas ir efektyvus, nes visi energijos šaltiniai įranga yra ant Žemės, pats variklis turi tik veidrodinę tūtą, kuri lazerio energiją verčia kinetine (reaktyvine trauka).

Istorija

Pirmuosius parakinius raketinius variklius 13 a. panaudojo kinai (fejerverkams, kovos raketoms). Raketinio variklio teoriją 1903 sukūrė K. Ciolkovskis. Pirmąjį cheminį skystinį (skysto deguonies ir gazolino) raketinį variklį sukūrė ir 1926 išbandė Robertas Hutchingsas Goddardas (Jungtinės Amerikos Valstijos). Elektrinio raketinio variklio projektą 1929–33 sukūrė V. Gluško (su kitais). Branduoliniai kietojo kuro raketiniai varikliai buvo intensyviai kuriami ir bandomi 20 a. 5–7 dešimtmetyje SSRS ir Jungtinėse Amerikos Valstijose, bet dėl sudėtingos eksploatacijos ir galimos žalos gamtai nepaplito (21 a. pradžioje naudojami tik eksperimentiniams tikslams). Helioterminis raketinis variklis pagamintas 2001 Rusijoje. 2020 praktiniams tikslams naudojami cheminiai raketiniai varikliai, iš dalies elektriniai, kaip energijos šaltinį naudojantys saulės baterijas. Kitų tipų raketiniai varikliai tebėra eksperimentinės stadijos.

skystojo kuro raketinio variklio schema: 1 – degalai, 2 – oksidatorius, 3 – siurbliai, 4 – degimo kamera, 5 – žiotys, 6 – tūta, 7 – reaktyvioji čiurkšlė, 8 – korpusas